[发明专利]一种均匀负载碳质颗粒的碳纳米纤维复合材料及其应用

权利要求书

1.一种均匀负载碳质颗粒的碳纳米纤维复合材料，其特征在于，包括聚酰亚胺基碳纳米纤维和环糊精基碳质纳米颗粒，所述环糊精基碳质纳米颗粒均匀负载在聚酰亚胺基碳纳米纤维上。

2.根据权利要求1所述的均匀负载碳质颗粒的碳纳米纤维复合材料，其特征在于，所述聚酰亚胺基碳纳米纤维由以下原料制成：均苯四甲酸二酐、4,4-二氨基二苯醚、N,N-二甲基甲酰胺。

3.一种均匀负载碳质颗粒的碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，以聚酰亚胺基碳纳米纤维为模板，通过水热法将环糊精基碳质纳米颗粒负载至聚酰亚胺基碳纳米纤维上，最后通过高温煅烧，即得到均匀负载碳质颗粒的碳纳米纤维复合材料。

4.根据权利要求3所述的均匀负载碳质颗粒的碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.制备聚酰亚胺基碳纳米纤维；

S2.将聚酰亚胺基碳纳米纤维浸入环糊精水溶液中；

S3.将步骤S2得到的溶液放入水热反应釜中，在180℃下持续水热反应12h；

S4.将步骤S3反应后的产物用乙醇溶液洗涤；

S5.冷冻干燥12h，得到水热炭化的复合碳纤维材料；

S6.将水热炭化的复合碳纤维材料在高纯氮气条件下，程序升温，即得到均匀负载碳质颗粒的碳纳米纤维复合材料。

5.根据权利要求4所述的均匀负载碳质颗粒的碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，聚酰亚胺基碳纳米纤维的制备方法为：

S1.1.冰水浴下，将一定量的单体4,4-二氨基二苯醚加入到装有N,N-二甲基甲酰胺的三口烧瓶中；

S1.2.待其完全溶解，将摩尔比为1.02的二酐单体均苯四甲酸二酐分批加入到三口烧瓶中，0℃下机械搅拌，制得聚酰胺酸溶液；

S1.3.以聚酰胺酸溶液为纺丝溶液，采用高压静电纺丝装置纺制聚酰胺酸纤维；

S1.4.对聚酰胺酸纤维进行热亚胺化处理和高温碳化，即制得聚酰亚胺基碳纳米纤维。

6.根据权利要求5所述的均匀负载碳质颗粒的碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1.3中，采用高压静电纺丝装置纺制聚酰胺酸纤维的工作电压设定为18KV，接收距离为15cm，喷射速率为0.25ml/h。

7.根据权利要求5所述的均匀负载碳质颗粒的碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1.4中，对聚酰胺酸纤维进行热亚胺化和碳化处理时，分别于70℃保温1h；100℃保温30min；150℃保温30min；200℃保温30min；250℃保温30min；300℃保温30min；350℃保温1h；500℃保温30min；600℃保温30min；700℃保温30min；800℃保温30min；900℃保温1h。

8.根据权利要求4所述的均匀负载碳质颗粒的碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中，程序升温具体为：350℃保持1h，500℃保持30min，600℃保持30min，700℃保持30min，800℃保持30min，900℃保持1h。

9.一种均匀负载碳质颗粒的碳纳米纤维复合材料的应用，其特征在于，所述碳纳米纤维复合材料能用于吸附水体中的抗生素和染料污染物。

10.一种均匀负载碳质颗粒的碳纳米纤维复合材料的应用，其特征在于，所述碳纳米纤维复合材料对四环素的最大吸附量为512.4mg/g，对亚甲基蓝的最大吸附量为695.96mg/g，吸附抗生素后的碳纳米纤维复合材料能通过氢氧化钠溶液脱附，吸附染料后的碳纳米纤维复合材料能通过乙酸溶液进行脱附，进而使碳纳米纤维复合材料能进行循环吸附。